EP1450055A2 - Hutmuttern aus Metall - Google Patents

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EP1450055A2
EP1450055A2 EP04004090A EP04004090A EP1450055A2 EP 1450055 A2 EP1450055 A2 EP 1450055A2 EP 04004090 A EP04004090 A EP 04004090A EP 04004090 A EP04004090 A EP 04004090A EP 1450055 A2 EP1450055 A2 EP 1450055A2
Authority
EP
European Patent Office
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nut
hat
welding
cap
metal
Prior art date
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Application number
EP04004090A
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English (en)
French (fr)
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EP1450055B1 (de
EP1450055A3 (de
Inventor
Joachim Kirschniok
Peter-Wilm Kob
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nedschroef Plettenberg GmbH
Original Assignee
Nedschroef Plettenberg GmbH
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Publication date
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Publication of EP1450055A3 publication Critical patent/EP1450055A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/64—Making machine elements nuts
    • B21K1/70—Making machine elements nuts of special shape, e.g. self-locking nuts, wing nuts
    • B21K1/707—Self-locking nuts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/64—Making machine elements nuts
    • B21K1/70—Making machine elements nuts of special shape, e.g. self-locking nuts, wing nuts
    • B21K1/704—Cap nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/14—Cap nuts; Nut caps or bolt caps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/28—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt
    • F16B39/284—Locking by means of elastic deformation

Definitions

  • the invention relates to cap nuts made of metal, in which both the actual The nut body and hat are made of metal.
  • cap nuts If there are no other special features of such cap nuts, such all-metal cap nuts have either been made in the past produced in one piece, for example by means of cold forming, or in the latter Time also from two parts, namely the hat on the one hand and the rest of the nut body on the other hand, produced, again preferably by means of cold forming, and then welded together.
  • a first special shape are so-called pre-formed all-metal nuts, too in the form of cap nuts:
  • a second special form are nuts with a captive, but rotatable opposite the washer arranged on the nut body, so-called combination nuts.
  • These combination nuts in the form of cap nuts have not been used either made in two parts by welding, because it was believed that Welding the hat the rotatability of the connection between mother and Washer, both of which are made of metal, hampered, especially one Jamming, gluing or welding between the washer and the nut body can occur, especially when welding by means of arc welding is carried out.
  • a third special form are so-called weld nuts, i.e. nuts with which over the pressing surface with which the nut is to be in contact with a plant part is a protruding one Elevation, usually ring-shaped around the threaded bore, wherein the pressing surface of these screws mostly against the actual nut body is enlarged.
  • weld nuts are then attached to a supporting object, for example a sheet, fastened by welding by means of the weld nut Friction welding or arc welding is attached to the supporting object, whereby the ring-shaped bead or the ring-shaped elevation with its initially small one Contact surface against the sheet metal forming a strong, concentrated Arc or a high friction and thus good welding enables.
  • a supporting object for example a sheet
  • Friction welding or arc welding is attached to the supporting object, whereby the ring-shaped bead or the ring-shaped elevation with its initially small one Contact surface against the sheet metal forming a strong, concentrated Arc or a high friction and thus good welding enables.
  • the internal thread Due to the deformation of the internal thread, i.e. the threaded hole, of the body the internal thread receives the desired preload and thus secures against unintentional loosening of the nut in the screw insert.
  • the bias of the finished All-metal cap nut when screwing in a round threaded bolt against the threaded bolt is additionally increased by the stability of the nut cap, however, this is taken into account by first deforming the nut body, and thus its preload alone, is chosen to be correspondingly lower than in the production of open nuts without a hat.
  • the hat is preferably not removed in the transverse direction from the circular cross-sectional shape deformed out.
  • the wall thickness of the hat is max. 1/5, especially max. 1/8, in particular Max. 1/10 of the smallest wall thickness of the nut body, i.e. from the middle the outer hexagon flanks to the bottom of the internal thread.
  • the thickness of the wall thickness of the hat is 1 to 3 mm adhered to with an accuracy of +/- 0.10 mm, especially when manufacturing the nutshell made of steel of quality ST70 and better.
  • the mother and body preferably grip the current-carrying contact elements on the body unit on the nut body and not on the washer so that the current flow from the body unit to the hat or vice versa do not flow over the contact point between the washer and the body got to.
  • the body unit is preferably seated with its for mechanical support flanged edge of the shaft part on a preferably conical support element, while the top hat z. B. is supported by a pan-shaped support element.
  • weld nuts i.e. nuts a protruding elevation on the press surface, not on, so here the attack of the contact elements when welding between the hat and the body anywhere, preferably also in the body of the pressing surface forth, can be done.
  • the cap nut When welding the finished welding nut to a receiving part the cap nut is preferably in the Gripped area of the nut body, being used for longitudinal support and to apply the longitudinal contact pressure over the outer circumference of the hat protruding top of the nut body is preferably used due to the greater distance to the welding surface, or the paragraph between the Nut body and the enlarged press surface.
  • the hat can also be produced by casting instead of using the cold forming process become.
  • the hat does not protrude laterally in the final state welded to the body the body, not even over its compressed flanks.
  • the inside diameter of the hat is preferably larger than the outside diameter of the internal thread of the nut body, so that one in the internal thread screwed threaded bolt can protrude into the hat.
  • Hat and body are preferably made of the same material, in particular Steel or light metal, in particular aluminum.
  • Another option is to attach the mother's hat to the body in the course of the transverse deformation of the nut body:
  • the advantage is that in terms of handling, positioning of the individual parts etc. only a single operation is required.
  • the other possibility is the transverse deformation of the nut body to be used directly as a fastening method for the hat.
  • This is for example, possible in the top of the body, for example free interior, an annular recess for inserting the front of the hat is present and in this recess the hat from the deformation of the Thread of the body inserted and deformed together with it and thus non-positively and sufficiently tightly attached to the nut body.
  • Fig. 1 first shows the separate manufacture of the hat 9, which is usually by Punching out a circular starting part from a flat sheet and Subsequent cold forming (deep drawing) to the desired cap-shaped Hat with a defined wall thickness happens.
  • the nut body is usually also cut to length by cold forming Piece of a round material to a nut blank and subsequent Cutting the internal thread conventionally.
  • the internal thread is pre-deformed by pressing jaws 19 either transversely to the longitudinal direction of the thread 10, preferably at two each other opposite or several outer flanks of the outer circumference of the body 11, preferably in the upper area, attack and the mother press together a little, which causes the threaded hole 12 from the original round is deformed into a slightly oval shape.
  • Fig. 2 differs from the procedure of Fig. 1 in that the Body unit already consists of two parts, namely the body 11 and the captive but rotatable washer 17.
  • the body 11 has a protruding in the direction of the pressing surface 7 Shaft part 13 via which the washer 17 produced as a stamped part pushed and longitudinally fixed by flanging the free edge of the shaft part 13, but is rotatably held.
  • the mechanical gripping arms grip hats 9 on the body 11 and / or the electrical contact elements on the body 11 and not on the washer 17, for which the support of the body 11 in the longitudinal direction is preferred via a conical support element 20, which is only on the Shaft part 13, but not on the washer 17.
  • Fig. 3 shows the manufacture of a weld nut, which differs from the nut shape of the Fig. 1 differs in that the body 11 on its pressing surface 7 a - usually has a concentric ring-shaped - welding survey 2 and additionally preferably the pressing surface 7 flange-like opposite the underside of the normal body is widened.
  • the body 11 is produced as described with reference to FIG. 1 by forming from a generally cylindrical initial part into one Nut blank, the inside thread of which the internal thread was last cut, rolled or introduced in some other way.
  • the weld nut is adequately supported Longitudinal direction 10 may be possible.
  • this can be done by attaching a corresponding support part 20 on the heel between the widened flange and the hexagon mother.
  • the welding nut is designed so that the hat 9 has so much smaller outer diameter than the diameter of the top 6 of the body 11 has that on the resulting heel between hat 9 and body 11 a corresponding Supporting element 20 '- preferably again all around in shape a plug-in nut - support the cap nut and make electrical contact at the same time can be used for welding to the surface.
  • the press jaws 19 for the transverse deformation of the body 11 are at the same time the gripping arms 18 and electrical contact elements for introducing current into the body, while other contact elements with the hat 9 approximated at the same time connect the other pole of the circuit.
  • a chronological order can still be set are determined by the time the welding current is switched on.
  • the time at which the welding current is applied is selected so that the Welding only after the transverse deformation, which is usually carried out suddenly of the body. This can mean that the power supply at the same time as the sudden deformation or - for the safety of the contact not endangered - happens immediately afterwards.
  • the mechanical contact time of the press jaws 19 on the body 11 must be sufficient for this be long to allow sufficient time for the material to be welded ensure, preferably between 0.1 s and 0.8 s. That is why the body was mechanically contacted by the press jaws over this period held, that is, over a longer period of time than that for the sudden mechanical deformation would be necessary.
  • Another option is to apply the current before mechanical Deformation and the warming that occurs during welding to use the two individual parts for the fact that only after the start of the Mechanical deformation that takes place during heating then requires less effort is needed.
  • the recess 21 is not only open to the top 6 of the body 11, but also to the threaded bore 12 out.
  • the radial width of the recess 21 is of course larger in this case than the wall thickness of the hat 9 to ensure that - even after the Connection of the two parts - a screwed through the threaded bore 12 Can immerse the threaded bolt in the hat.
  • This nose penetrates by inclining the flank 21a and forming a nose in addition, something positive in the outer circumference of the hat 9 increases the security of the connection.
  • the hat 9 is not gas-tight, depending on the choice of tolerances for the individual parts, however, possibly liquid-tight, at least sufficient for overpainting the cap nut thus produced, without any paint between Hat 9 and body 11 enter the area of the threaded bore 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Hutmuttern (1) aus Metall, bei denen sowohl der eigentliche Muttern-Korpus (11), als auch der Hut (9) aus Metall bestehen. Durch die Herstellung von Muttern-Korpus (11) einerseits und Muttern-Hutes (9) andererseits jeweils aus Metall als Einzelteile, insbesondere im Kaltumformverfahren, gestaltet sich deren Herstellung einfacher und kostengünstiger. Bei dem Verfahren zum Herstellen einer verformten Ganzmetall-Mutter als Ganzmetall-Hutmutter (1) wird zunächst der Muttern-Korpus (11) ohne Hut nach Art einer konventionellen Mutter mit Durchgangs-Gewindebohrung hergestellt, einschließlich der Verformung dieses Ganzmetall-Korpus, insbesondere durch Einpressungen quer zur Gewindelängsrichtung oder in Gewindelängsrichtung auf der von der Pressfläche abgewandten Oberseite des Korpus, und nachfolgender separater Herstellung des Mutternhutes (9), Aufsetzen des Mutternhutes (9) mit seiner offenen Seite (5) auf die Oberseite (6) des Korpus (11) und Verschweißen von Hut und Korpus zur Hutmutter (1). <IMAGE>

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft Hutmuttern aus Metall, bei denen sowohl der eigentliche Muttern-Korpus, als auch der Hut aus Metall bestehen.
II. Technischer Hintergrund
Sofern an derartigen Hutmuttern keine weiteren Besonderheiten bestehen müssen, wurden solche Ganzmetall-Hutmuttern in der Vergangenheit entweder aus einem Stück hergestellt, beispielsweise mittels Kaltumform-Verfahren, oder in letzter Zeit auch aus zwei Teilen, nämlich dem Hut einerseits und dem restlichen Muttern-Korpus andererseits, hergestellt, wiederum vorzugsweise mittels Kaltumform-Verfahren, und anschließend miteinander verschweißt.
Dies ist technisch trotz des zusätzlichen Arbeitsschrittes einfacher und damit kostengünstiger, da bei den Kaltumform-Verfahren für die Einzelteile keine komplizierten Hinterschnitte etc. geformt werden müssen.
Bei speziellen Hutmuttern wurde dieses Verfahren jedoch bisher nicht angewandt, weil dem vermeintlich spezifische Hindernisse entgegenstanden:
Eine erste Spezialform sind so genannte vorverformte Ganzmetall-Muttern, auch in der Form als Hutmuttern:
Die Besonderheit besteht darin, dass diese Muttern selbstsichernd sind, indem das Gewinde der Mutter nach dem Herstellen, wobei es einen kreisförmigen Querschnitt erhält, durch Einprägungen am Mutternkörper von außen, also entweder von radial außen oder von axial oben bezüglich der Achsrichtung betrachtet, das Innengewinde in der Mutter bereichsweise nach innen gedrückt wird. Beim Einschrauben eines im Querschnitt runden Gewindebolzens liegt die nach innen gedrückte Stelle des Mutterngewindes also mit einer gewünschten definierten Vorspannung, erzielt durch die Elastizität des Mutternkörpers, an dem Gewindebolzen an, so dass sich die Mutter nicht lösen kann.
Bei derartigen verformten Ganzmetall-Hutmuttern wurde die zweiteilige Herstellung bisher nicht durchgeführt, da befürchtet worden war, dass der nach der Verformung aufgeschweißte Hut entweder aufgrund der Temperaturwirkung die Vorspannung des Mutternkörpers schwinden lässt oder der vor dem Verschweißen nicht in die gleiche Richtung vorverformte Hut das Zurückbiegen des Mutternkörpers beim Einschrauben eines Gewindebolzens so beeinflusst, dass eine definierte Vorspannung und damit Sicherungskraft nicht mehr berechnet werden kann.
Eine zweite Spezialform sind Muttern mit einer unverlierbar, jedoch drehbar gegenüber dem Mutternkörper angeordneten Unterlegscheibe, sog. Kombi-Muttern. Auch diese Kombi-Muttern in der Bauform als Hutmuttern wurden bisher nicht zweiteilig mittels Verschweißen hergestellt, da man der Meinung war, dass das Aufschweißen des Hutes die Drehbarkeit der Verbindung zwischen Mutter und Unterlegscheibe, die ja beide aus Metall bestehen, behindert, insbesondere ein Verklemmen, Verkleben oder Verschweißen zwischen Unterlegscheibe und Muttern-Korpus auftreten kann, vor allem wenn das Schweißen mittels Lichtbogen-Schweißen durchgeführt wird.
Eine dritte Spezialform sind sog. Schweißmuttern, also Muttern, bei denen über die Pressfläche, mit der die Mutter an einem Anlageteil anliegen soll, eine vorstehende Erhebung, meist ringförmig um die Gewindebohrung herum, aufweist, wobei die Pressfläche dieser Schrauben meist gegenüber dem eigentlichen Muttern-Korpus vergrößert ist.
Diese Schweißmuttern werden anschließend an einem Tragobjekt, beispielsweise einem Blech, durch Verschweißen befestigt, indem die Schweißmutter mittels Reib-Schweißen oder Lichtbogen-Schweißen am Tragobjekt befestigt wird, wobei der ringförmige Wulst bzw. die ringförmige Erhebung mit ihrer zunächst kleinen Kontaktfläche gegenüber dem Blech eine Ausbildung eines starken, konzentrierten Lichtbogens bzw. einer hohen Reibung und damit guten Verschweißung ermöglicht.
III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine kostengünstige und technisch einfache Herstellungsmöglichkeit bzw. eine entsprechend einfach gestaltete Ganzmetall-Hutmutter zu schaffen, mit der auch die Spezialformen von Muttern herstellbar sind.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 3, 4 und 14, 16, 17 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Herstellung von Muttern-Korpus einerseits und Muttern-Hutes andererseits jeweils aus Metall als Einzelteile insbesondere im Kaltumformverfahren gestaltet sich deren Herstellung einfacher und kostengünstiger, da vor allem die bei einstückiger Herstellung mittels Kaltumformen problematische Erstellung des verbreiterten Innenraumes im Muttern-Hut gegenüber dem Durchmesser des Gewindes wegfällt und die Beschränkung auf nicht durchlaufende Gewindebohrer.
Das anschließende Verschweißen stellt zwar demgegenüber einen zusätzlichen Arbeitsgang dar, der jedoch hinsichtlich des technischen Schwierigkeitsgrades und auch der Kosten diesen Vorteil nicht vollständig aufzehrt.
Durch die Verformung des Innengewindes, also der Gewindebohrung, des Korpus erhält das Innengewinde die gewünschte Vorspannung und damit Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen der Mutter im Verschraubungs-Einsatz.
Durch Verwendung eines Muttern-Hutes, der eine definierte Stabilität gegen Verformung in Querrichtung aufgrund definierten Materials und definierter Wandstärke und übriger Abmessungen aufweist, wird die Vorspannung der fertiggestellten Ganzmetall-Hutmutter beim Einschrauben eines runden Gewindebolzens gegen den Gewindebolzen zwar durch die Stabilität des Mutternhutes zusätzlich erhöht, jedoch wird dies berücksichtigt, indem zuvor die Verformung des Muttern-Korpus, und damit dessen Vorspannung alleine, entsprechend niedriger gewählt wird als bei der Herstellung offener Muttern ohne Hut.
Der Hut wird vor dem Aufschweißen vorzugsweise nicht in Querrichtung aus der kreisrunden Querschnittsgestalt heraus verformt.
Die Wandstärke des Hutes beträgt max. 1/5, insbesondere max. 1/8, insbesondere max. 1/10 der geringsten Wandstärke des Muttern-Korpus, also von der Mitte der äußeren Sechseckflanken bis zum Grund des Innengewindes.
Die Dicke der Wandstärke des Hutes wird bei einer Wandstärke von 1 bis 3 mm bis auf +/- 0,10 mm genau eingehalten, insbesondere bei Herstellung des Mutternhutes aus Stahl der Qualität ST70 und besser.
Um zu vermeiden, dass vor dem Verschweißen der beiden Teile vorhandene Erhebungen auf der Oberseite des Muttern-Korpus oder auf der Stirnfläche des Hutes zu einer Verformung eines der beiden Einzelteile und damit zur Veränderung des Widerstandes eines der beiden Einzelteile auch in Querrichtung führen, kann insbesondere die Stirnfläche des Hutes und/oder die Oberseite des Muttern-Korpus plan bearbeitet werden, sei es durch spanende Bearbeitung oder durch einen zusätzlichen Kaltumform-Vorgang.
Die andere Möglichkeit - vor allem wenn die Sicherungskraft der verformten fertiggestellten Mutter nur in groben Grenzen eingehalten werden muss - besteht darin, ohne zusätzliche Egalisierung allein durch starkes Aufeinanderpressen der beiden Teile beim Verschweißen diese Unebenheiten auszugleichen.
Bei Herstellung derartiger Muttern mit unverlierbarer, jedoch gegenüber dem Korpus drehbarer, Unterlegscheibe, wird - vorzugsweise nach dem Herstellen des Korpus einschließlich seiner Querverformung - die zunächst separat hergestellte Unterlegscheibe über den in Richtung Pressfläche vorstehenden Schaft des Korpus gefädelt und der Schaft nach außen umgebördelt zur unverlierbaren, also in Längsrichtung nicht lösbaren, in Umfangsrichtung jedoch drehbaren, Verbindung zwischen Unterlegscheibe und Muttern-Korpus.
Beim anschließenden Verschweißen, insbesondere Lichtbogen-Schweißen, zwischen Mutter und Korpus greifen die stromzuführenden Kontaktelemente vorzugsweise bei der Korpuseinheit am Muttern-Korpus und nicht an der Unterlegscheibe an, so dass der Stromfluß von der Korpuseinheit in den Hut oder umgekehrt nicht über die Kontaktstelle zwischen Unterlegscheibe und Korpus fließen muß. Zur mechanischen Abstützung sitzt die Korpuseinheit vorzugsweise mit ihrem nach außen umgebördelten Rand des Schaftteiles auf einem vorzugsweise kegelförmigen Unterstützungselement auf, während der Hut stirnseitig oben z. B. von einem pfannenförmigen Stützelement abgestützt wird.
Diese Probleme treten beim Herstellen sog. Schweißmuttern, also Muttern mit einer vorstehenden Erhebung auf der Preßfläche, nicht auf, so dass hier das Angreifen der Kontaktelemente beim Verschweißen zwischen Hut und Korpus an jeder beliebigen Stelle, vorzugsweise auch bei dem Korpus von der Preßfläche her, erfolgen kann.
Beim Verschweißen der fertig gestellten Schweißmutter gegenüber einem Aufnahmeteil wird die Hutmutter von den stromzuführenden Greifern vorzugsweise im Bereich des Muttern-Korpus ergriffen, wobei zur Abstützung in Längsrichtung und zum Aufbringen der Längsanpresskraft die über den Außenumfang des Hutes vorstehende Oberseite des Muttern-Korpus vorzugsweise verwendet wird aufgrund des größeren Abstandes zur Schweißfläche, oder der Absatz zwischen dem Muttern-Korpus und der demgegenüber vergrößerten Preßfläche.
Sofern die Einhaltung der notwendigen Toleranzen bei der Herstellung des Hutes gesichert ist, kann der Hut statt im Kaltumform-Prozess auch mittels Gießen hergestellt werden.
Der Hut steht in dem mit dem Korpus verschweißten Endzustand seitlich nicht über den Korpus, auch nicht über dessen zusammengedrückte Flanken, vor. Dagegen ist der Innendurchmesser des Hutes vorzugsweise größer als der Außendurchmesser des Innengewindes des Muttern-Korpus, so dass ein in das Innengewinde eingeschraubter Gewindebolzen in den Hut hinein vorstehen kann.
Hut und Korpus bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material, insbesondere Stahl oder Leichtmetall, dabei insbesondere aus Aluminium.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Hut der Mutter am Korpus zu befestigen im Zuge der Querverformung des Muttern-Korpus:
Die eine Möglichkeit besteht darin, dass die Pressbacken beim Querverformen des Muttern-Korpus gleichzeitig die Kontakt- und Greifarme für die Stromzuführung zum Verschweißen mit dem Hut sind, und beides - also Querverformung und Verschweißung - gleichzeitig geschieht. Da die Querverformung schlagartig durchgeführt wird, das Verschweißen jedoch aufgrund des Aufheizens der Materialien eine geringe Zeit erfordert, wird dennoch die Querverformung des Muttern-Korpus eine sehr geringfügige, für den Betrachter kaum wahrnehmbare, Zeitspanne vor dem Aufschweißen des Hutes erfolgen.
Der Vorteil liegt darin, dass hinsichtlich Handling, Positionierung der Einzelteile etc. nur ein einziger Arbeitsgang benötigt wird.
Die andere Möglichkeit besteht darin, die Querverformung des Muttern-Korpus selbst unmittelbar als Befestigungsmethode für den Hut zu verwenden. Dies ist beispielsweise möglich, indem in der Oberseite des Korpus, beispielsweise zum freien Innenraum hin, eine ringförmige Aussparung zum Einsetzen der Stirnseite des Hutes vorhanden ist und in diese Aussparung der Hut vor der Verformung des Gewindes des Korpus eingesetzt und zusammen mit diesem verformt und damit kraftschlüssig und auch ausreichend dicht am Muttern-Korpus befestigt wird.
c) Ausführungsbeispiele
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1:
den erfindungsgemäßen Herstellungsablauf bei einer Ganzmetall-Hutmutter mit vorverformten Gewinde,
Fig. 2:
den analogen Herstellungsablauf bei einer Ganzmetall-Hutmutter mit unverlierbarer Unterlegscheibe,
Fig. 3:
den analogen Herstellungsablauf bei einer Ganzmetall-Hutmutter als Schweißmutter,
Fig. 4:
eine weitere Art der Befestigung des Hutes und
Fig. 5:
eine dritte Art der Befestigung des Hutes.
Fig. 1 zeigt zunächst die separate Herstellung des Hutes 9, der in der Regel durch Ausstanzen eines kreisförmigen Ausgangsteiles aus einem ebenen Blech und anschließendes Kaltverformen (Tiefziehen) zu dem gewünschten kappenförmigen Hut mit definierter Wandstärke geschieht.
Der Muttern-Korpus wird in der Regel ebenfalls durch Kaltumformen eines abgelängten Stückes eines Rundmaterials zu einem Muttern-Rohling und anschließendes Schneiden des Innengewindes konventionell hergestellt.
Anschließend erfolgt die Vorverformung des Innengewindes, indem Preßbacken 19 entweder quer zur Gewinde-Längsrichtung 10, vorzugsweise an zwei einander gegenüberliegenden oder auch mehreren äußeren Flanken des Außenumfanges des Korpus 11, vorzugsweise in dessen oberen Bereich, angreifen und die Mutter etwas zusammenpressen, wodurch die Gewindebohrung 12 von der ursprünglich runden in eine leicht ovale Form verformt wird.
Ein ähnlicher Effekt wird erzielt, wenn statt dessen Preßbacken 19' in Gewinde-Längsrichtung 10 in die Oberseite 6 des Korpus 11 gepresst werden und das dadurch verdrängte Material teilweise ebenfalls das Innengewinde nach Innen verformt.
Anschließend wird der so verformte Korpus 11 einerseits und der Hut 9 andererseits durch Greifarme 18, 18' mechanisch ergriffen und gleichzeitig elektrisch kontaktiert, indem diese Greifarme die Stromzuführungen zu den beiden Einzelteilen darstellen, die durch ausreichendes Annähern aneinander mit der Stirnfläche 3 des Hutes 9 gegen die Oberseite 6 des Korpus 11 mittels Lichtbogen miteinander verschweißt werden. Erhebungen 4 auf der Oberseite 6 des Korpus 11, wie sie durch die Gewindeverformung auftreten können, werden aufgrund der Erwärmung beim Verschweißen egalisiert, insbesondere finden sie Aufnahme in der erweichten Stirnfläche 3 des Hutes 9.
Zum Aufbringen einer ausreichenden Anpresskraft in Längsrichtung 10 gegeneinander kann zusätzlich oder anstatt der Greifarme 18, 18' jedes der Teile durch ein auf seiner Rückseite ansetzendes Abstützelement, welches auf der Seite des Hutes 9 vorzugsweise pfannenförmig entsprechend der Außenkontur des Hutes 9 ausgebildet ist, unterstützt, aber auch hierdurch gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden.
Auf diese Art und Weise wird eine Ganzmetall-Hutmutter 1 hergestellt, deren Hut 9 mit dem Korpus 11 umlaufend und flüssigkeitsdicht, insbesondere auch gasdicht, verbunden ist, und trotz Herstellung aus einem einzigen Material eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen der Mutter aufweist.
Fig. 2 unterscheidet sich von der Vorgehensweise der Fig. 1 dadurch, dass die Korpus-Einheit bereits aus zwei Teilen besteht, nämlich dem Korpus 11 und der unverlierbar, jedoch drehbar daran befestigten Unterlegscheibe 17.
Zu diesem Zweck weist der Korpus 11 einen in Richtung Preßfläche 7 vorstehenden Schaftteil 13 auf, über den die als Stanzteil hergestellte Unterlegscheibe 17 geschoben und durch Umbördeln des freien Randes des Schaftteiles 13 längsfest, jedoch drehbar gehalten wird.
Um diese drehbare Verbindung nicht ungewollt beim anschließenden Fixieren des Hutes 9 auf dem Korpus 11 zu verfestigen, greifen die mechanischen Greifarme und/oder die elektrischen Kontaktelemente am Korpus 11 und nicht an der Unterlegscheibe 17 an, wozu die Abstützung des Korpus 11 in Längsrichtung vorzugsweise über ein kegelförmiges Abstützelement 20 erfolgt, welches nur an dem Schaftteil 13, nicht jedoch an der Unterlegscheibe 17 angreift.
Fig. 3 zeigt die Herstellung einer Schweißmutter, die sich von der Mutternform der Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass der Korpus 11 auf seiner Preßfläche 7 eine - in der Regel konzentrisch ringförmig umlaufende - Schweißerhebung 2 aufweist und zusätzlich vorzugsweise die Preßfläche 7 flanschartig gegenüber der Unterseite des normalen Korpus verbreitert ist.
Auch hier erfolgt die Herstellung des Korpus 11 wie anhand der Fig. 1 beschrieben durch Umformen aus einem in der Regel zylindrischen Ausgangsteil zu einem Mutternrohling, in dessen Innendurchgangsöffnung zuletzt das Innengewinde geschnitten, gerollt oder auf andere Art und Weise eingebracht wird.
Da Korpuseinheit und Huteinheit jeweils in sich einstückig ausgebildet sind, besteht das Problem der elektrischen Kontaktstelle wie bei der separaten Unterlegscheibe nicht.
Allerdings muss zum späteren Aufbringen der Schweißmutter auf einem Aufnahmeteil, beispielsweise einem Blech, vor allem wenn das Aufschweißen mittels Reibschweißen geschieht, eine ausreichende Abstützung der Schweißmutter in Längsrichtung 10 möglich sein.
Dies kann - wie Fig. 3 zeigt - erfolgen durch Ansatz eines entsprechenden Abstützteiles 20 am Absatz zwischen verbreitertem Flansch und Außensechskant der Mutter. Vorzugsweise - wegen des vergrößerten Abstandes zur Schweißstelle - wird jedoch die Schweißmutter so gestaltet, dass der Hut 9 einen soviel kleineren Außendurchmesser als der Durchmesser der Oberseite 6 des Korpus 11 hat, dass an dem so entstehenden Absatz zwischen Hut 9 und Korpus 11 ein entsprechendes Abstützelement 20' - vorzugsweise wiederum umlaufend in Form einer Steck-Nuss - die Hutmutter abstützen und gleichzeitig elektrisch kontaktieren kann für das Verschweißen am Untergrund.
Bei den Fig. 1 bis 3 war das Verbinden des Hutes 9 am Korpus 11 durch stumpfes Aufsetzen der Stirnfläche 3 des Hutes 9 auf der Oberseite 6 des Korpus 11 und Lichtbogen- bzw. Widerstandsverschweißung der beiden Teile in dieser Position dargestellt. Wie ersichtlich ist dabei der Innendurchmesser des Hutes 9 größer als der Außendurchmesser des Innengewindes im Korpus 11 und am Außenumfang steht der Hut 9 an keiner Stelle über die Flanken des Außen-Sechskantes des Korpus 11 vor, insbesondere auch nicht in dessen nach Innen verformten Bereichen.
Fig. 4 und 5 zeigen eine demgegenüber andere Befestigungsart des Hutes 9:
Gemäß Fig. 4 werden die Gewindeverformung des Korpus 11 und die Verschweißung zwischen Hut 9 und Korpus 11 in einem Arbeitsgang durchgeführt:
Die Preßbacken 19 zum Querverformen des Korpus 11 sind gleichzeitig die Greifarme 18 und elektrischen Kontaktelemente zum Einleiten von Strom in den Korpus, während andere Kontaktelemente den gleichzeitig angenäherten Hut 9 mit dem anderen Pol des Stromkreises verbinden.
Obwohl Verschweißung und Gewindeverformung des Korpus dabei in einem Arbeitsgang erfolgen, kann dennoch eine zeitliche Reihenfolge wahlweise festgelegt werden durch den Zeitpunkt des Aufschaltens des Schweißstromes. Vorzugsweise wird der Zeitpunkt des Aufschaltens des Schweißstromes so gewählt, dass die Verschweißung erst nach der - in der Regel schlagartig durchgeführten - Querverformung des Korpus erfolgt. Dies kann bedeuten, dass die Stromaufschaltung zeitgleich mit der schlagartigen Verformung oder - um die Sicherheit der Kontaktierung nicht zu gefährden - zeitlich unmittelbar danach geschieht.
Hierfür muss die mechanische Kontaktzeit der Preßbacken 19 am Korpus 11 ausreichend lang sein, um eine ausreichende Aufheizzeit für das Material zum Verschweißen sicherzustellen, vorzugsweise zwischen 0,1 s und 0,8 s. Deshalb wird der Korpus von den Preßbacken über diesen Zeitraum mechanisch kontaktiert gehalten, also über einen längeren Zeitraum, als dies für das nur schlagartig erfolgende mechanische Verformen notwendig wäre.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Stromaufschaltung vor der mechanischen Verformung zu beginnen, und die beim Verschweißen auftretende Erwärmung der beiden Einzelteile dafür zu nutzen, dass für die erst nach Beginn der Erwärmung stattfindende mechanische Verformung dann ein geringerer Kraftaufwand benötigt wird.
Fig. 5 zeigt eine Möglichkeit der Verbindung von Hut 9 und Korpus 11 ohne Verschweißen:
Dabei wird in der Oberseite 16 des Korpus 11 eine ringförmig umlaufende, insbesondere konzentrisch angeordnete, Ausnehmung 21 angeordnet, in die der Hut 11 mit seiner Oberseite 6 paßt. Vorzugsweise ist die Ausnehmung 21 dabei nicht nur zur Oberseite 6 des Korpus 11 hin offen, sondern auch zur Gewindebohrung 12 hin. Dabei ist die radiale Breite der Ausnehmung 21 in diesem Fall natürlich größer als die Wandstärke des Hutes 9, um sicherzustellen, dass - auch nach der Verbindung der beiden Teile - ein durch die Gewindebohrung 12 durchgeschraubter Gewindebolzen in den Hut eintauchen kann.
Durch das anschließende Verformen des Innengewindes durch radial anpressende Preßbacken 19 oder auch durch axial einpressende Preßbacken 19' wird die nach Innen gerichtete, in Längsrichtung 10 verlaufende Flanke 21a der Ausnehmung 21 gegen den Außenumfang des Hutes 9 gepresst und dieser kraftschlüssig gehalten, natürlich nur an den Umfangsbereichen, an denen die Verformung erfolgt.
Durch Schrägstellen der Flanke 21a und Ausbildung einer Nase dringt diese Nase zusätzlich auch formschlüssig in den Außenumfang des Hutes 9 etwas ein, was die Sicherheit der Verbindung erhöht.
Bei dieser Verbindungsart ist der Hut 9 nicht gasdicht, je nach Wahl der Toleranzen für die Einzelteile jedoch eventuell flüssigkeitsdicht, zumindest ausreichend für ein Überlackieren der so hergestellten Hutmutter, ohne dass dabei Lack zwischen Hut 9 und Korpus 11 hindurch in den Bereich der Gewindebohrung 12 eintritt.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Hutmutter
2
Schweiß-Erhebung
3
Stirnfläche
4
Erhebungen
5
offene Seite
6
Oberseite
7
Pressfläche
8,8'
Einpressungen
9
Hut
10
Gewindelängsrichtung
11
Korpus
12
Gewindebohrung
13
Schaftteil
14
Hinterschneidung
15
innerer Durchmesser
16
Außendurchmesser
17
Unterlegscheibe
18,18'
Greifarme
19,19'
Pressbacken
20
Abstützelement
21
Ausnehmung
21a
Flanke

Claims (19)

  1. Verfahren zum Herstellen einer verformten Ganzmetall-Mutter als Ganzmetall-Hutmutter (1),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zunächst der Muttern-Korpus (11) ohne Hut nach Art einer konventionellen Mutter mit Durchgangs-Gewindebohrung (12) hergestellt wird einschließlich der Verformung dieses Ganzmetall-Korpus (11), insbesondere durch Einpressungen (8,8') quer zur Gewindelängsrichtung (10) oder in Gewindelängsrichtung (10) auf der von der Pressfläche (7) abgewandten Oberseite (6) des Korpus (11), und
    separate Herstellung des Mutternhutes (9),
    Aufsetzen des Mutternhutes (9) mit seiner offenen Seite (5) auf die Oberseite (6) des Korpus (11) und
    Verschweißen von Hut (9) und Korpus (11) zur Hutmutter (1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei auf der Oberseite (6) des Korpus (11) eingebrachten Verformungen der Hut beim Verschweißen so stark auf die Oberseite (6) gepresst wird, dass vorher auf der Oberseite (6) vorhandene Erhebungen (4) egalisiert werden und/oder eine Gegenverformung in der Stirnfläche (3) des Hutes bewirken.
  3. Verfahren zum Herstellen einer Mutter mit unverlierbarer, drehbarer Unterlegscheibe (17),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zunächst die Mutter ohne Hut nach Art einer konventionellen Mutter mit Durchgangs-Gewindebohrung (12) hergestellt wird einschließlich der Verformung dieser Ganzmetall-Restmutter, insbesondere durch Einpressungen (8,8') quer zur Gewindelängsrichtung (10) oder in Gewindelängsrichtung (10) auf der von der Pressfläche abgewandten Oberseite (6) der Mutter, und
    vor oder nach der Verformung die Unterlegscheibe (17) über das Schaftteil (13) des Korpus (11) geschoben und das Schaftteil (13) formschlüssig, jedoch drehbar mit der Unterlegscheibe (17) verbunden wird,
    separate Herstellung des Mutternhutes,
    Aufsetzen des Mutternhutes mit seiner offenen Seite (5) auf die Oberfläche der Restmutter und
    Verschweißen von Hut und Restmutter zur Hutmutter (1).
  4. Verfahren zum Herstellen einer Mutter mit von der Pressfläche (7) vorstehender Erhebung (4) zwecks Verschweißen auf einem Tragobjekt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zunächst die Mutter ohne Hut nach Art einer konventionellen Mutter mit Durchgangs-Gewindebohrung (12) hergestellt wird einschließlich der Schweißerhebung (2) und der Verformung dieser Ganzmetall-Restmutter, insbesondere durch Einpressungen (8,8') quer zur Gewindelängsrichtung (10) oder in Gewindelängsrichtung (10) auf der von der Pressfläche (7) abgewandten Oberseite (6) der Mutter, und
    separate Herstellung des Mutternhutes (1),
    Aufsetzen des Mutternhutes (1) mit seiner offenen Seite (5) auf die Oberfläche der Restmutter und
    Verschweißen von Hut und Restmutter zur Hutmutter (1).
  5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    beim Verschweißen des Hutes mit der Restmutter die Restmutter an den Seitenflächen gehalten und/oder elektrisch kontaktiert wird,
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verschweißen mittels Lichtbogen-Schweißen geschieht.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verschweißen mittels Reib-Schweißen geschieht.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verschweißen mittels Laser-Schweißen geschieht.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Herstellung des Hutes im Gussverfahren erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Herstellung des Hutes im Kaltumform-Prozess, insbesondere Tiefzieh-Prozess geschieht.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die stirnseitige Anlagefläche eines gegossenen Hutes vor dem Verschweißen mit dem Rest spanend bearbeitet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Stirnfläche (3) des Hutes vor dem Verschweißen mit der Restmutter nicht spanend bearbeitet wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Oberseite (6) der Restmutter nach der Herstellung der Mutternform mittels Kaltverformen nicht zusätzlich plan bearbeitet wird.
  14. Hutmutter (1), bei der der metallische Hut mit dem metallischen Rest der Hutmutter (1) verschweißt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Hutmutter (1) als verformte Ganzmetall-Mutter ausgebildet ist.
  15. Hutmutter (1) nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei einer quer zur Gewindelängsrichtung (10) zusammengedrückten Restmutter der Hut nicht seitlich über die zusammengedrückten Außenflächen der Restmutter vorsteht.
  16. Hutmutter (1), bei der der metallische Hut mit dem metallischen Rest der Hutmutter (1) verschweißt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Hutmutter (1) als eine Mutter mit unverlierbarer, drehbarer Unterlegscheibe (17) ausgebildet ist.
  17. Hutmutter (1), bei der der metallische Hut mit dem metallischen Rest der Hutmutter (1) verschweißt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Hutmutter (1) als eine Mutter mit von der Pressfläche (7) vorstehender Erhebung (4) zwecks Verschweißen auf einem Tragobjekt ausgebildet ist.
  18. Hutmutter (1) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüchen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der freie innere Durchmesser (15) des Hutes größer ist als der Außendurchmesser (16) des Innengewindes der Restmutter.
  19. Hutmutter (1) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüchen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Hut und Restmutter aus dem gleichen Material, bestehen.
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